电压源、电流源及等效变换讲课教案
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电工电子电压源电流源及其等效变换PPT课件
UA UB UAB=0 UAB= UA UB
第20页/共24页
例1.6
R3
R4
+
Us3 -
+
①Us1 -
R1
I3
+
Us2 -
R2
I1
I2
IB IC IE
RC
UCE RE
+ – UCC
对回路①列方程
UCE ?
I3R3 US1 I1R1 US3 0 UCE UCC ICRC IERE
对回路列方程
1.7.2 电流源
一、 理想电流源
电源的输出电流与外界电路无关,即电源输出 电流的大小和方向与它两端的电压无关,也就是说 无论接什么样的外电路,输出电流总保持为某一给 定值或某一给定的时间常数。
1、电路符号
is
+
u
-
Is
+ U
-
理想电流源(交流)
理想电流源(直流)
第7页/共24页
2、伏安特性
I
Is
第17页/共24页
例1.5
R3
④
① R4 i4 ②
+
Us3 -
+
Us1 -
R1
i3
+
Us2 -
R2
i1
i2
is
③
对封闭面④列方程 i1 + i2 + i3+ is =0
对节点①列方程
i1 + i3 - i4 =0 对节点② 列方程
i2 +i4 + is =0 对节点③列方程
-i1 -i2 - i3- is =0
1.7 电压源、电流 源及其等效变换
第四讲电压源与电流源及其等效变换
《电工基础》教案
以看做是理想电压源.
二、电流源：
1、电流源是一种不断向外电路输出电流的装置.
如光电池在具有一定照度的光线照射下,光电池将被激了产生定值的电流,电流的大小与照度成正比.
2、实际电流源的电流总有一部分在电池内部流动的,而不能全部流出,实际电流源：
I=Is-U/r0
式中,Is——电流源的定值电流；
U/r0——内阻上的电流；
I——电流源的输出电流.
当电流源定值电流Is与内阻r0一定时,随着输出电压的增大,内阻分流增大,使用权输出电流减小.
3、理想电流源：
当r0=∞时,则输出电流I接近于定值电流Is,即与输出电压无关,这种电流源称为理想电流源.
三、电压源与电流源的等效变换
1、电压源以输出电压的形式向负载供电,电流源以输出电流的形式向负载供电.实际上,对于同一个电源,既可以用电压源来表示,也可以用电流源来表示,而且两者之间可以等效互换.
2、当实际电源由电压源表示时,外电路电流为
I=<E-U> / r0=E/ r0-U/r0
3、当实际电源由电流源表示时,外电路为
I=Is-I0=Is-U/r0
4、当电压源与电流源进行等效变换时,只需把电压源的短路电流E/r0作为电流源的恒定电流Is,内阻数值不变,由串联必为并联,即可把电压源模型转化为电流源模型；反之,将电流源的开路电压Is r0作为恒定电压E,内阻值不变,。
电压源电流源及等效变换
二、电流源
1、实际电流源 a、定义：由电流 IS 和内阻 rs 并联的电源的电路模型， 如图4所示。实际使用的稳流电源、光电池等可视为 电流源。
图4 实际电流源
I
U
+ U
U0=ISR0
电流源
理想电 流源
IS
r r U RL
－
O
I IS
电流源模型
电流源的外特性
图5
电流源向负载R输出电流时，如图5所示，它输出的电
2、等效互换条件
I
U
＋
R0 +U
E －－
U = EI·R0 E = Is·R0 R0 = R0
Is I
I
＋ IR0 R0 U
－
U = IR0·R0
= ( Is I ) ·R0 = Is·R0 I ·R0
电压源模型
I ＋
R0
+U
Is
E
－－
电流源模型 I ＋
R0 U －
E
Is = R0
= R0 R0
三、电压源和电流源的等效变换。 I
＋
I
电
＋ U
源－
RL
R0 +U －US －
I
＋
Is
R0 U
－
1、电压源和电流源等效变换的含义：一电压源与一电 流源互相变换后对同一负载供电性能不变称为这两个电压 源和电流源的等效变换。
I
+
E
+
– R0
U
RL
–
电压源
I U+ IS R0 R0 U RL
–
电流源
第1章
学习目标
1．掌握电压源的定义和特点。 2．掌握掌握电流源的定义和特点。 3．掌握电压源和电流源变换的方法。
电压源与电流源及其等效变换PPT课件
A.I=0.8A，R=2.5Ω
B.I=0.8A，R=4Ω
C.I=3.25A，R=2.5Ω
D.I=3.25A，R=4Ω
【解析】电路如图2-8-7（a）（b）（c）所示。
知识点精讲
将图2-8-8（a）所示电路进行电压源与电流源的等效变换，则等效变换后开路电压 0 和内阻0 分别为 （ D ）A. 4.8V; 1.2Ω
2-8-4所示。实际直流电流源输出电流为
= −
i
电压源与电流源的等效变换
将电压源等效变换成电流源，内阻0 阻值不变，要注意将其改为并联；将电流源等
效变换成电压源，内阻0 阻值不变，要注意将其改为串联，如图2-8-5所示。
两种电源等效变换关系由下式决定：
=
0
= 0
③端电压的输出电流和输出功率取决于外电路。
④端电压不相等的理想电压源并联或端电压不为零的理想电压源短路，都是没有意义的。
知识清单
（4）实际电压源
可以用一个理想电压源和一个电阻串联来模拟，此模型称为实际电压源模型。如图
2-8-2所示。
实际直流电压源端电压为
= −
2.电流源
（1）理想电流源：输出电流不受外电路影响，只依照自己固有的规律随时间变化
知识清单
注意：
等效变换是对外电路而言的，即把它们与相同的负载联接，负载两端的电压、负载
中的电流、负载消耗的功率都相同。
电压源与电流源的等效变换指的是实际电压源与实际电流源之间的等效变换。理想
电压源与理想电流源之间是不等进行等效变换的。
等效变换时， 与s 的方向是一致的，即电压源的正极与电流源输出电流的一端相
（2）理想电压源的符号：
电工电子教案 --- 电路的等效变换
20`
教学过程与方法
步骤
组织实施内容
教学方法
学时
课前线上学习与
辅导
教师：
1.课前对学生情况进行预分析，根据教学标准对教学内容进行微调或补充。主要教学内容应包括：
（1）掌握电路及其等效变换（2）掌握电阻的串、并联变换（3）掌握电压源、电流源的等效变换及等效电路。
2.布置学生课下作业。
3.教师收集学习情况，分析学生学习效果。
电流源两端短路时，端电压等于零值，i(t)=iS(t)，即电流源的电流为短路电流。当iS(t) =0时，电流源的伏安特性曲线为u—i平面上的电压轴，相当于“电流源处于开路”，实际中“电流源开路”是没有意义的，也是不允许的。
教 案 纸
教 案 内 容 、过 程
教 法
时间分配
一个实际电源在电路分析中，可以用电压源与电阻串联电路或电流源与电阻并联电路的模型表示，采用哪一种计算模型，依计算繁简程度而定。
（1）求出等效电阻或等效电导。
（2）应用欧姆定律求出总电压或总电流。
（3）应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压。
因此，分析串、并联电路的关键问题是判别电路的串、并联关系。
判别电路的串、并联关系的基本方法如下:
（1）看电路的结构特点。若两电阻是首尾相联就是串联，是首首尾尾相联就是并联。
（2）看电压电流关系。若流经两电阻的电流是同一个电流，那就是串联；若两电阻上承受的是同一个电压，那就是并联。
一个实际电源的外特性是客观存在的，既可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。根据两种实际电源的VAR关系式可以知道，这两种电路模型之间是可以互相等效的，图2-13给出了它们之间的等效变换关系。
因此，实际电压源和实际电流源等效变换的条件是
教学过程与方法
步骤
组织实施内容
教学方法
学时
课前线上学习与
辅导
教师：
1.课前对学生情况进行预分析，根据教学标准对教学内容进行微调或补充。主要教学内容应包括：
（1）掌握电路及其等效变换（2）掌握电阻的串、并联变换（3）掌握电压源、电流源的等效变换及等效电路。
2.布置学生课下作业。
3.教师收集学习情况，分析学生学习效果。
电流源两端短路时，端电压等于零值，i(t)=iS(t)，即电流源的电流为短路电流。当iS(t) =0时，电流源的伏安特性曲线为u—i平面上的电压轴，相当于“电流源处于开路”，实际中“电流源开路”是没有意义的，也是不允许的。
教 案 纸
教 案 内 容 、过 程
教 法
时间分配
一个实际电源在电路分析中，可以用电压源与电阻串联电路或电流源与电阻并联电路的模型表示，采用哪一种计算模型，依计算繁简程度而定。
（1）求出等效电阻或等效电导。
（2）应用欧姆定律求出总电压或总电流。
（3）应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压。
因此，分析串、并联电路的关键问题是判别电路的串、并联关系。
判别电路的串、并联关系的基本方法如下:
（1）看电路的结构特点。若两电阻是首尾相联就是串联，是首首尾尾相联就是并联。
（2）看电压电流关系。若流经两电阻的电流是同一个电流，那就是串联；若两电阻上承受的是同一个电压，那就是并联。
一个实际电源的外特性是客观存在的，既可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。根据两种实际电源的VAR关系式可以知道，这两种电路模型之间是可以互相等效的，图2-13给出了它们之间的等效变换关系。
因此，实际电压源和实际电流源等效变换的条件是
电压源和电流源及其等效变换ppt课件
IS （3）负载开路时（I=0）： U U 0 R0
6
二、电流源
输出电流和端电压的关系： I I S U
R0
电流源的外特性如下图所示，图（b）加大了电压 坐标轴单位长度所代表的电压值，画出了整个外特 性曲线。 输出电流I减小，端电压U增大。输出电压取决于负 载RL。
(a)
(b)
1-6 电压源和电流源及其等效变换
一、电压源 电压源模型如图所示 (1)开路时： 输出电流I＝0 ，端电压U0＝US。 (2)接入负载RL后： I U S (3)短路时（U=0）：
R0 RL U U S R0 I
I I SC
US R0
1
一、电压源
电压源的外特性——电压源的端电压U随输出电流I 变化的曲线。如图（a）、（b）所示。 （1）电压源的R0一般比较小，正常工作（I＜IN）时， 电压U只稍有降低。如下图（a）所示。
说明：
（1）等效电源模型内部并不等效。 （2）理想电压源（R0=0）和理想电流源（R0'=∞）
之间不能进行等效变换。 （3）电压源和电流源的等效变换主要用于电路模型 的分析计算，不能用于实际电路中实际电源的
配置和使用。
12
例 题 电路如图（a）所示，I =5A，U =100V， S S
R1=R2=2.5Ω，R3=10Ω。求：各支路电流和电源输出功率
U S I 2 100 4 W 400W
改变R1阻值只改变U1和恒流源的输出功率，不影响恒流源支路的 外部电路的工作状态。
15
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所以内阻
U0 U N 110 104.5 100 % 100 % 5% U0 110
《电工基础》教案2-8电压源与电流源及其等效变换
第周第课时月日课题电压源与电流源及其等效变换知识目标理解电压源与电流源的概念能力目标掌握电压源与电流源等效变换的条件教学内容及组织教法[课题引入]1、提问相关知识2、引入本节课题[新课内容]（以讲解为主）一、电压源实际电源可以用恒定电动势E和内阻r串联起来表示，它以输出电压的形式向负载供电，输出电压(端电压)的大小为如果电源的内阻r越大，则在输出相同电流的条件下，端电压越小。
若电源内阻，r=0，则端电压U=E与输出电流的大小无关。
这种内阻r=0，输出恒定电压U=E的电源叫做理想电压源或恒压源，其符号如图2—34所示。
如果电源的内阻极小，可近似看成理想电压源，如稳压电源。
一般电源内部的电阻不可忽略，可用一个理想电压源E和内阻r串联起来表示，叫做实际电源的电压源模型，简称电压源。
二、电流源电流源的路端电压U=E-rI，电路中的电流(参考方向如图2—36所示)为式中 I s——电源的短路电流，I0——内阻上的电流， I——电源的输出电流。
I0＝U/r电源以输出电流的形式对负载供电，恒定电流I s在内阻上的分流为I0，在负载R上的分流为I。
电源的输出电流I总是小于电源的短路电流I s，当电源的内阻r远大于负载电阻R时，内阻上的电流I0减小，输出电流加大，接近I s值。
如果内阻r=∞时，则不管负载电阻如何变化，电源输出的电流I=I s恒定不变。
把内阻r=∞的电流源叫做理想电流源。
实际的电流源可用一个理想电流源与内阻r并联表示，叫做实际电源的电流源模型，简称电流源。
三、电压源与电流源的等效变换电压源以输出电压的形式向负载供电，电流源以输出电流的形式向负载供电。
电压源和电流源可以等效变换。
等效变换指对外电路等效，即把它们与相同的负载连接，负载两端的电压，负载中的电流，负载消耗的功率都相同，如图2—38所示。
两种电源等效变换关系由下式决定应用上式可将电压源等效变换成电流源，内阻r阻值不变，要注意将其改为并联；应用下式可将电流源等效变换成电压源，内阻r阻值不变，将其改为串联。
简单电阻电路分析2理想电压源电流源的串并联和等效变换课件
简单电阻电路分析
第二讲（总第六讲）
理想电压源和理想电流源的串并联 电压源和电流源的等效变换
1
理想电压源和理想电流源的串并联
一、理想电压源的串、并联
+ uS1 _
+ uSn _
+
串联 uS= uSk
uS_
( 注意参考方向)
I
+
+
5V_ 5V_
I
+ 5V _
并联
电压相同的电压源 才能并联，且每个 电源中流过的电流 不确定。
Ri
I
解： I U S
Ri R f
UsRfLeabharlann 2PfI2Rf
US Ri R
f
Rf
d Pf d Rf
0
时，Rf获最大功率
得 Rf = Ri
U2 Pmax 4Ri
直流电路最大功率传输定理
12
例2 直流电桥电路
R1
R2
I
R3
R4
US
当
R1 R3 R2 R4
即 R1R4=R2R3 时，I = 0 称R1R4=R2R3为电桥平衡条件。
is us Ri ,
Gi
1 Ri
i
+
uS _
+
u
Ri
_
us is Gi ,
Ri
1 Gi
8
注意
i
iS
+
iS
GiiS
u _
i
+
uS _
+
iu
Ri
_
(1) 变换关系 数值关系; 方向：电流源电流方向与电压源压升方向相同。
(2) 所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。
第二讲（总第六讲）
理想电压源和理想电流源的串并联 电压源和电流源的等效变换
1
理想电压源和理想电流源的串并联
一、理想电压源的串、并联
+ uS1 _
+ uSn _
+
串联 uS= uSk
uS_
( 注意参考方向)
I
+
+
5V_ 5V_
I
+ 5V _
并联
电压相同的电压源 才能并联，且每个 电源中流过的电流 不确定。
Ri
I
解： I U S
Ri R f
UsRfLeabharlann 2PfI2Rf
US Ri R
f
Rf
d Pf d Rf
0
时，Rf获最大功率
得 Rf = Ri
U2 Pmax 4Ri
直流电路最大功率传输定理
12
例2 直流电桥电路
R1
R2
I
R3
R4
US
当
R1 R3 R2 R4
即 R1R4=R2R3 时，I = 0 称R1R4=R2R3为电桥平衡条件。
is us Ri ,
Gi
1 Ri
i
+
uS _
+
u
Ri
_
us is Gi ,
Ri
1 Gi
8
注意
i
iS
+
iS
GiiS
u _
i
+
uS _
+
iu
Ri
_
(1) 变换关系 数值关系; 方向：电流源电流方向与电压源压升方向相同。
(2) 所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。
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I
＋
Is
R0 U
－
I ＋ R0 +U E －－
E = Is ·R0
= R0 R0
模块三 复杂直流电路
即：①电流源的恒定电流等于电压源的短路电流； ②电压源和电流源的内阻相等。 ③电压源的电动势E的方向与电流源恒定电流
IS 的方向必须保持一致。
模块三 复杂直流电路 说明
1）电压源模型与电流源模型互换前后电流的 方向保持不变，即IS和Us方向一致。
根据欧姆定律：U=IR
得到：U = ＩＲ＝10 V
IS
当 RL = 10 时， I = 10A ， 根据欧姆定律：U=IR 得到：U = ＩＲ＝1００V
I
+
U _
RL
电流恒定，电压随负载变化。
模块三 复杂直流电路
三、电压源和电流源的等效变换。 I
＋
I
电
＋ U
源－
RL
R0 +U －US －
I
＋
Is
• 假定各支路电流方向及各回路绕向； • 选定独立节点，列出独立的KCL电流方程式； • 选定网孔，列出独立的KVL电压方程式； • 带入参数，解联立方程组。
模块三 复杂直流电路
新课教学
电源
独立电源 受控电源
电压源 电流源
独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受 外电路的控制而独立存在的电源。
受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电 路中其它部分的电流或电压控制的电源。
流的增大而减小。电压源的内阻越小，它对外供电 就越稳定。故电压源的内阻越小越好。
当式中 U=E-Ir0
若 r0 = 0
理想电压源 : U ≡ E
即，当 r0<< RL ，U = E ，可近似认为是理想电压源。
模块三 复杂直流电路
2、理想电压源 a、定义：内阻为零的电压源称为理想电压源，如图3所
示。由于理想电压源的输出电压恒等于电源 电动势且与负载大小无关，所以又称为恒压 源。
当 RL= 1 时，
U = 10V
I
根据欧姆定律
I= U
R
得出：I = U/R=10A
当 RL= 10 时，
+ E_
+
U _
RL
U = 10V 根据欧姆定律 I= U
R
得出：I= U/R=1A
电压恒定，电流随负载变化
模块三 复杂直流电路
提示：
理想电压源实际上是不存在的，也就 是说实际上电源总是存在一定数值的内阻。 但如果电压源的内阻远小于负载电阻，即 r《R，就可以把它看成是理想电压源了。
模块三 复杂直流电路
一、电压源
1、实际电压源
a、定义：由电动势 E 和内阻 r0 串联的电源电
路模型，如图1所示。例如，发电机、电池
及各种信号源都含有电动势E和内阻r0 ，因
此，都可以用电压源来表示。
+
—
或
图1 实际电压源
模块三 复杂直流电路
电压源是以输出电压的形式向负载供电的，如图2所示。
I
U 理想电压源
I
+
U
IS
r r U RL
－
电流源模型 I=Is－ U
rs
若 r s= 理想电流源 : I IS
若 rs>>RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。
模块三 复杂直流电路
2、理想电流源 a、定义：内阻为0的电流源称为理想电流源，如图6 所示。它对外供电电流稳定不变，对外供电电流的大 小取决于负载电阻的大小。
+ E
+
U0=E
电压源
-
U
R0
–
电压源输出
RL
图2
O
电压源的外特I s性
E r
I
当电压源向负载输出电压时，如图2所示，电源 的端电压U总是小于它的恒定的电动势E。电源的端电
r 压U、电动势E和内阻 0之间有如下关系：
U=E-Ir0
模块三 复杂直流电路
I
+ E
+
r0
U
RL
–
图2 电压源输出
可见，电压源的供电特性是电源的端电压随输出电
2）所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对外电 路的伏－安特性一致），对于电源内部并不 一定等效。例如，在电源开路时：
电流源
理想电 流源
IS
r r U RL
－
O
I IS
电流源模型
电流源的外特性
图5
电流源向负载R输出电流时，如图5所示，它输出的电
流I与电流源的恒定电流Is、输出电压U、输出之间的关系
是：
I=Is－
U r
s
可见，电流源的供电特性是输出电流随内阻的增大而增
大，。故电流源的内阻越大越好。
模块三 复杂直流电路
图3 理想电压源
模块三 复杂直流电路
b、特点
I
+ +
E_
U _
U
E
RL
O
I
外特性曲线
(1) 内阻R0 = 0
(2) 输出电压为一定值, 恒等于电动势。对直流电压, 有 U E。
(3) 恒压源中的电流由外电路决定。
模块三 复杂直流电路
例1：设 E = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。
模块三 复杂直流电路
电压源、电流源及等效变换
模块三 复杂直流电路
学习内容
一、电压源 二、电流源 三、电压源和电流源的等效变换。
模块三 复杂直流电路
复习
1、支路电流法:以电路中各支路电流为未知量，然后 应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路 列出所需要的方程组，而后解出各未知支路电流的方 法。 2、应用支路电流法的步骤
R0 U
－
模块三 复杂直流电路
1、电压源和电流源等效变换的含义：一电压源与一电 流源互相变换后对同一负载供电性能不变称为这两个电压 源和电流源的等效变换。
I
+
E
+
Hale Waihona Puke – R0URL
–
电压源
I U+ IS R0 R0 U RL
–
电流源
第1章 模块三 复杂直流电路
2、等效互换条件
I
U
＋
R0 +U
E －－
U = EI·R0 E = Is·R0 R0 = R0
Is I
I
＋ IR0 R0 U
－
U = IR0·R0
= ( Is I ) ·R0 = Is·R0 I ·R0
模块三 复杂直流电路
电压源模型
I ＋
R0
+U
Is
E
－－
电流源模型 I ＋
R0 U －
E
Is = R0
= R0 R0
电流源模型 电压源模型
图6 理想电流源
模块三 复杂直流电路
b、特点
I
U
+
IS
U _
RL
O
I IS
外特性曲线
(1) 内阻R0 = ；
(2) 输出电流是一定值，恒等于电流 IS ；
(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。
模块三 复杂直流电路
例2：设 IS = 10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电流。
解：当 RL= 1 时， I = 10A ，
应注意，理想电压源不允许短路，否则电 源的输出电流将很大，容易造成电源的损 坏。
模块三 复杂直流电路
二、电流源
1、实际电流源 a、定义：由电流 IS 和内阻 rs 并联的电源的电路模型， 如图4所示。实际使用的稳流电源、光电池等可视为 电流源。
图4 实际电流源
模块三 复杂直流电路
I
U
+ U
U0=ISR0